【摘 要】
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当今世界仍然存在众多不和平、不稳定因素,随着世界局势的复杂多变,军事力量的发展逐渐成为各国建设的重点。弹道导弹作为主战武器,因其具备的极大杀伤力和威慑力成为了各国军事研究的核心,而弹道设计与制导技术是导弹总体设计的重点内容,因此本文以中程弹道导弹为研究对象,对其弹道优化与时间约束末制导律设计展开了研究讨论,主要研究内容如下:首先,在一定的假设条件和作战场景下,建立了弹道导弹的动力学模型和二维、三维
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当今世界仍然存在众多不和平、不稳定因素,随着世界局势的复杂多变,军事力量的发展逐渐成为各国建设的重点。弹道导弹作为主战武器,因其具备的极大杀伤力和威慑力成为了各国军事研究的核心,而弹道设计与制导技术是导弹总体设计的重点内容,因此本文以中程弹道导弹为研究对象,对其弹道优化与时间约束末制导律设计展开了研究讨论,主要研究内容如下:首先,在一定的假设条件和作战场景下,建立了弹道导弹的动力学模型和二维、三维制导模型,同时简要介绍了相关技术所涉及的一些基本理论。其次,介绍了弹道导弹的各阶段飞行程序,并通过弹道仿真分析了发射方位角、最大负攻角对弹道特性的影响。为了提高对目标的命中精度,又基于牛顿迭代法对发射方位角、最大负攻角进行了优化设计,使得弹道导弹的落点误差小于精度要求,进而保证末制导阶段具有充分可用的过载和较小的能量消耗。然后,为了实现对目标的饱和攻击,在二维、三维制导模型框架下,基于独立导引法设计了两种时间约束末制导律。(a)基于二维制导模型,在小角度假设下推导了剩余飞行时间的估算模型,然后利用该估算模型构造时间误差和滑模面,设计了一种无奇异点的时间约束末制导律。该制导律能够控制导弹以期望的攻击时间击中目标点,并通过设计附加项解决了该制导律的控制奇异问题。(b)基于一定的角度转换和分配原则,将所设计的二维末制导律拓展到了三维空间,设计了一种三维时间约束末制导律。(c)为了验证所设计制导律的性能,同时凸显饱和攻击策略的优势,选取四枚导弹并设定统一的期望时间进行了仿真验证,仿真结果表明两种制导律均能够保证四枚导弹在指定时间上击中目标。最后,为了解决所设计的末制导律算法对剩余飞行时间估算精度的依赖问题,在不考虑剩余飞行时间的情况下,重新设计了时间误差和滑模面,并在二维、三维制导模型框架下推导了新的时间约束末制导律算法。(a)基于时间和弹目相对运动状态构造了时间误差相关项,然后基于所选择的线性滑模面和指数趋近律设计了一种二维时间约束末制导律。(b)以同样的设计思想,通过构造二维、三维制导模型之间的数值关系,基于三维制导模型设计了一种时间约束末制导律。(c)为了验证所设计的制导算法对时间的控制性能,选取一枚导弹、四个期望攻击时间对所设计的两种末制导律进行了仿真并验证了其有效性。(d)针对目标匀速运动时的作战场景,提出了一种预测命中点方案,该方案能够避免重新设计制导指令,使得实际作战具有一定的灵活性,而后对该方案进行仿真并验证了其可行性。
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